細胞外マトリックスの動的な力学的変化は、マクロファージの極性化および免疫応答の調節に重要な役割を果たします。しかし、従来のペプチドヒドロゲルの力学特性は通常固定されており、多くは「軟-硬」の2つの弾性率状態の切り替えのみが可能であり、細胞外マトリックスの多段階の力学的変化を模倣することが困難です。そこで、我々は多波長光応答による弾性率調整可能なペプチドヒドロゲルシステムを構築しました。親水性および疎水性が交互する両親媒性ペプチド構造にアゾベンゼンと生体適合性の良いクマリンを正交光応答ユニットとして導入し、光応答による配列の両親媒性変化を利用して、3種類の特定波長の光照射下でヒドロゲルの二次構造および力学的弾性率を可逆的かつ多段階で制御しました。レオロジー試験により弾性率の変化挙動を評価した結果、本ヒドロゲルシステムは450、365、405 nmの波長光刺激により「硬-軟-硬」の3つの弾性率状態間で可逆的に変換可能であり、優れたサイクル安定性を示しました。三次元培養状態において、異なる弾性率はマクロファージの極性化方向に有意に影響を与え、高弾性率は炎症促進性のM1型極性化を誘導し、低弾性率は抗炎症/修復表現型であるM2型発現を促進しました。本研究は組織工学および再生医療応用材料の開発に対する新たな設計戦略を提供します。

ペプチドヒドロゲル;多波長応答;弾性率制御;マクロファージ極性化